CN102381311A - 一种四驱强混汽车amt协调控制方法及其*** - Google Patents

一种四驱强混汽车amt协调控制方法及其*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四驱强混汽车AMT协调控制方法及其***，属于混合动力汽车控制领域。通过整车控制器采集驾驶信息，并负责对整车的需求扭矩进行管理和分配，所述方法包括：对整车的驱动模式进行判定，选取同驾驶信息相适应的整车驱动模式；根据整车驱动模式向AMT控制器发送指令信息，通过AMT控制器执行整车控制器的指令控制；整车控制器根据AMT控制器的执行情况协调控制各驱动电机控制器来满足驾驶员平顺换挡驾驶的需求。本发明通过整车控制器同AMT控制器的协调控制，有效改善AMT换挡平顺性，使换挡变得更加快速和舒适，同时，利用后驱纯电动驱动模式避免AMT***在起步和低速阶段工作，使汽车驱动更具有经济性。

Description

一种四驱强混汽车AMT协调控制方法及其***
技术领域
本发明涉及混合动力汽车整车控制领域，特别涉及一种四驱强混汽车AMT(Automated Mechanical Transmission，电控机械式自动变速器)协调控制方法，强混合动力***控制与AMT***的协调控制，提高和改善AMT***的换挡时间和换挡冲击，使之能行之有效的与强混合动力***匹配应用。
背景技术
混合动力汽车兼备了纯电动汽车和常规动力汽车的优点，相对常规动力汽车具有优良的动力性、燃油经济性和排放性能，是目前国内外新型汽车动力传动***研发的重点之一，各大汽车公司加大混合动力汽车的研发，并得到了用户和市场的广泛关注。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点：
现阶段强混***的换挡机构多为CVT(Continuously VariableTransmission，无级变速箱)或行星齿轮机构，结构复杂而且成本较高，且国内在研发能力上还不能达到与强混***有效匹配的程度。目前利用强混控制***引入AMT控制***的汽车，在起步和换挡时，特别是在坡道起步和急加速时，会有一定的冲击和振动，与液力自动变速器汽车相比，驾驶舒适性较差。影响AMT起步、换挡品质的因素包括档位切换都经过空档引起扭矩中断、干式离合器不允许较长时间滑摩以免烧伤摩擦片等。
发明内容
为了实现整车控制与AMT***协调控制，并达到改善车辆低速阶段经济性和换挡舒适性的要求，本发明实施例提供了一种四驱强混汽车AMT协调控制方法及其***，所述技术方案如下：
一方面本发明提供了一种四驱强混汽车AMT协调控制方法，通过整车控制器采集驾驶信息，并负责对整车的需求扭矩进行管理和分配，所述方法包括：
整车控制器根据所采集的驾驶信息对整车的驱动模式进行判定，选取同驾驶信息相适应的整车驱动模式；
整车控制器根据整车驱动模式向AMT控制器发送指令信息，通过AMT控制器执行整车控制器的指令控制；
整车控制器根据AMT控制器的执行情况协调控制各驱动电机控制器来满足驾驶员平顺换挡驾驶的需求。
所述驱动模式包括两类：
一类是低速纯电动驱动模式，整车控制器给AMT控制器发送空挡指令信息，AMT控制器执行使发动机挂入空挡，且断开离合器；
一类是发动机运转驱动模式，整车控制器给AMT控制器发送换挡指令，AMT控制器同整车控制器协调完成对整车驱动的控制。
所述低速纯电动驱动模式由高压电池提供动力输出，整车由整车控制器控制后驱电机提供扭矩输出，其包括，
纯电动驱动模式，发动机熄火，只有后驱电机提供扭矩输出；
串联式驱动模式，后驱电机驱动整车前进并由前ISG电机启动发动机，发动机带动同轴设置的ISG电机发电，用于补充高压电池的电量。
所述发动机运转驱动模式由发动机参与提供动力输出，其包括，
并联式驱动模式，后驱电机关闭，并在AMT控制器执行换挡动作时激活，用于提供换挡补偿扭矩输出，发动机输出扭矩参与整车驱动，ISG(IntegrateStarter Generator，一体化启动发电机)电机则根据整车控制器的指令进行发电、回收制动或者参与辅助驱动车辆；
四轮驱动模式，其中发动机、ISG电机及后驱电机全部参与驱动，其输出的扭矩大小由整车控制器进行合理分配。
整车处于发动机运转驱动模式下，整车控制器同AMT控制器协调完成对整车驱动的控制包括以下步骤：
整车控制器向AMT控制器发送换挡请求及发动机与ISG电机的等效油门开度；AMT控制器响应整车控制器的换挡请求指令，根据等效油门开度并结合当前较高的车速进行最佳档位的换挡，并将换挡扭矩需求发送给整车控制器；由整车控制器根据换挡前后的输出扭矩情况，对整车的换挡平顺性进行控制。
对整车换挡平顺性的控制包括执行换挡时发动机降低扭矩的补偿及换挡结束时对发动机转速和离合器转速的速度同步控制。
发动机降低扭矩的补偿是由整车控制器通过协调控制驱动电机控制器，对因换挡而中断的扭矩进行补偿；
发动机转速与离合器转速的速度同步是通过控制ISG电机将发动机拖至换档前离合器工作转速，从而实现二者的速度同步。
另一方面，本发明还提供了一种四驱强混汽车AMT协调控制***，包括，
整车控制器，用于采集驾驶信息，并负责对整车的需求扭矩进行管理和分配；
AMT控制器，用于执行所述整车控制器的控制指令信号，所述控制***中还包括，
整车驱动模式判定模块，用于选取与所述整车控制器所采集的驾驶信息相适宜的驱动模式；
扭矩补偿装置，其受控于所述整车控制器，用于补偿发动机降低的扭矩，实现整车的平顺性驾驶；
所述整车控制器根据所采集的驾驶信息通过整车驱动模式判定模块进行驱动模式的判定，选取驱动模式，同时启动同驱动模式相关联的所述扭矩补偿装置；所述AMT控制器响应所述整车控制器的控制指令，并通过执行器实现对档位的切换，所述扭矩补偿装置根据所切换的档位进行扭矩补偿。
所述扭矩补偿装置包括：
后驱电机，用于驱动整车后轮运转，且用于补偿换挡时发动机降低的扭矩；
发动机转速同步装置，包括ISG电机，所述ISG电机同发动机同轴设置；
动力电池管理***，用于供后驱电机和ISG电机运转的动力源；
所述驱动模式包括：纯电动驱动模式、串联式驱动模式、并联式驱动模式及四轮驱动模式；
所述纯电动驱动模式和串联式驱动模式是在低速时，通过后驱电机实现整车的驱动，所述AMT控制器响应所述整车控制器的指令，使整车处于空挡位置；
所述并联式驱动模式和四轮驱动模式是在高速时，所述AMT控制器执行换挡时通过后驱电机进行发动机中断扭矩的补偿，并通过ISG电机实现发动机转速与离合器转速的速度同步。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
通过将AMT***引入到四驱强混合动力汽车中，利用后驱纯电动驱动***避免AMT***在起步和低速阶段工作。
利用ISG电机在AMT换挡调节发动机转速，实现换挡过程中离合器两端转速的同步，缩短换挡时间，同时利用后驱电机扭矩补偿换挡过程中的扭矩中断，使换挡更加平顺、舒适。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中基于四驱强混合动力整车的结构简图；
图2是本发明提供的整车控制器与各扭矩模块之间的控制关系简图；
图3是本发明提供的整车控制器与AMT控制器逻辑图；
图4是本发明提供的整车控制器同AMT控制器协调控制流程图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明所提供的四驱强混汽车AMT协调控制方法，其协调控制方法如下：
一、采集驾驶信息
通过整车控制器采集驾驶信息，并负责对整车的需求扭矩进行管理和分配。
这里的整车控制器所采集驾驶信息包括档位、油门、高压电池电量等信息。
二、驱动模式判定
整车控制器根据所采集的驾驶信息对整车的驱动模式进行判定，选取同驾驶信息相适应的整车驱动模式。
如图3所示，这四种模式分别为：
(1)纯电动驱动模式，高压电池提供动力输出，只由后驱电机提供扭矩输出，驱动车辆前进，此时发动机熄火；
(2)串联式驱动模式，此时仍然为驱动电机单独驱动车辆，发动机此时运行带动ISG电机发电以补充高压电池电量，而非直接参与驱动；
(3)并联式驱动模式，此时后驱电机关闭，并在AMT换挡时激活后驱电机，使其提供换挡补偿扭矩输出，发动机输出扭矩参与车辆驱动，ISG电机则根据整车控制器的指令进行发电、回收制动或者参与辅助驱动车辆；
(4)四轮驱动模式，此时发动机与ISG电机及驱动电机全部参与驱动，扭矩大小仍由整车控制器进行合理分配；
结合以上4种模式，整车控制器与AMT控制器协调控制可分为2类，一类是低速纯电动驱动模式时给AMT控制器发送空挡指令，一类是发动机运转驱动模式，车速较高时发送前进挡或倒档指令。
三、AMT控制器作出响应
整车控制器根据整车驱动模式向AMT控制器发送指令信息，通过AMT控制器执行整车控制器的指令控制；
如图2所示，整车控制器采集电子油门踏板开度与档位等驾驶信息，负责对整车需求扭矩进行管理，并合理的分配扭矩给发动机管理***、ISG电机控制器及后驱电机控制器来满足驾驶员的驾驶需求。而换挡需求，则是整车控制器根据当前档位及其油门踏板开度决定是否启动与AMT控制器的协调控制，若不需要则请求AMT控制器空挡，若需求则请求AMT控制器前进挡或者倒档，并由AMT的执行器完成相关换挡动作。
如图3和图4所示，当车辆处于纯电动和串联式驱动模式时，整车控制器给AMT控制器发送空挡指令，AMT则响应整车控制器需求，挂入空挡，并且断开离合器，不将发动机的动力传递到驱动轴上，用电力驱动模式合理避开了低速阶段AMT不够经济且冲击较大的弊端；当车辆处于并联和四驱模式时，整车控制器给AMT控制器发送前进或者倒档命令及发动机与ISG电机的等效油门开度。AMT控制器响应***控制器的指令，根据等效油门开度并结合当前较高的车速进行最佳档位的换挡，并将换挡扭矩需求发送给整车控制器，由整车控制器对发动机输出扭矩进行管理，降低发动机输出扭矩满足AMT***换挡需求。
四、整车控制器协调驱动，完成平顺性驾驶
整车控制器根据AMT控制器的执行情况协调控制各驱动电机控制器来满足驾驶员平顺换挡驾驶的需求。
ATM控制器根据整车控制器的控制指令执行前进挡或倒档请求时，ATM控制器通过控制执行器执行换挡动作，ATM控制器将其执行情况回馈给整车控制器，同时向其发出换挡需求扭矩及发动机转速等信息，整车控制器则根据ATM控制器的回馈信息对后驱电机控制器发出换挡扭矩补偿，此时整车控制器会将发动机降低的扭矩施加到后驱电机上，利用后驱电机对扭矩响应非常快的特性，立即补偿因换挡而中断的扭矩，当换挡结束后，后驱电机扭矩补偿结束，此时发动机转速需要尽快恢复到换档前的转速以满足离合器转速同步需求，整车控制器通过控制ISG控制器，使其控制ISG电机运转，利用ISG电机的速度特性，直接将发动机拖至换档前离合器工作转速进行转速同步，不但缩短了换挡时间，而且提高了AMT换挡的舒适性。
本发明还提供了一种四驱强混汽车AMT协调控制***，包括，整车控制器，用于采集驾驶信息，并负责对整车的需求扭矩进行管理和分配；
AMT控制器，用于执行所述整车控制器的控制指令信号，所述控制***中还包括，
整车驱动模式判定模块，用于选取与所述整车控制器所采集的驾驶信息相适宜的驱动模式；
扭矩补偿装置，其受控于所述整车控制器，用于补偿发动机降低的扭矩，实现整车的平顺性驾驶；
整车控制器根据所采集的驾驶信息通过整车驱动模式判定模块进行驱动模式的判定，选取驱动模式，同时启动同驱动模式相关联的所述扭矩补偿装置；所述AMT控制器响应所述整车控制器的控制指令，并通过执行器实现对档位的切换，所述扭矩补偿装置根据所切换的档位进行扭矩补偿。
如图1和图2所示，这里的扭矩补偿装置包括：
后驱电机、后驱控制器，受控于整车控制器，用于驱动整车后轮运转；发动机转速同步装置，包括ISG电机及ISG控制器，受控于整车控制器，ISG电机同发动机同轴设置；
动力电池管理***，用于供后驱电机和ISG电机运转的动力源；图中的高压电池可以为各种高压蓄电池。
纯电动驱动模式和串联式驱动模式是在低速时，通过后驱电机实现整车的驱动，所述AMT控制器响应所述整车控制器的指令，使整车处于空挡位置。
并联式驱动模式和四轮驱动模式是在高速时，所述AMT控制器执行换挡时通过后驱电机进行发动机中断扭矩的补偿，并通过ISG电机实现发动机转速与离合器转速的速度同步。
如图1所示，前驱动力***由发动机和15KW的ISG电机同轴组成的，装载AMT手自一体变速器***，后驱***为一功率较大的后驱电机，装载电子变速器。此***可以有效的实现四轮驱动、纯电力驱动及其常规的串、并联式驱动方式，该工作由混合动力控制器即整车***来协调控制各子***部件实现。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本发明实施例中的全部或部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四驱强混汽车AMT协调控制方法，通过整车控制器采集驾驶信息，并负责对整车的需求扭矩进行管理和分配，其特征在于，所述方法包括：
整车控制器根据所采集的驾驶信息对整车的驱动模式进行判定，选取同驾驶信息相适应的整车驱动模式；
整车控制器根据整车驱动模式向AMT控制器发送指令信息，通过AMT控制器执行整车控制器的指令控制；
整车控制器根据AMT控制器的执行情况协调控制各驱动电机控制器来满足驾驶员平顺换挡驾驶的需求。
2.根据权利要求1所述的四驱强混汽车AMT协调控制方法，其特征在于，
所述驱动模式包括两类：
一类是低速纯电动驱动模式，整车控制器给AMT控制器发送空挡指令信息，AMT控制器执行使发动机挂入空挡，且断开离合器；
一类是发动机运转驱动模式，整车控制器给AMT控制器发送换挡指令，AMT控制器同整车控制器协调完成对整车驱动的控制。
3.根据权利要求2所述的四驱强混汽车AMT协调控制方法，其特征在于，
所述低速纯电动驱动模式由高压电池提供动力输出，整车由整车控制器控制后驱电机提供扭矩输出，其包括，
纯电动驱动模式，发动机熄火，只有后驱电机提供扭矩输出；
串联式驱动模式，后驱电机驱动整车前进并由前ISG电机启动发动机，发动机带动同轴设置的ISG电机发电，用于补充高压电池的电量。
4.根据权利要求2所述的四驱强混汽车AMT协调控制方法，其特征在于，
所述发动机运转驱动模式由发动机参与提供动力输出，其包括，
并联式驱动模式，后驱电机关闭，并在AMT控制器执行换挡动作时激活，用于提供换挡补偿扭矩输出，发动机输出扭矩参与整车驱动，ISG电机则根据整车控制器的指令进行发电、回收制动或者参与辅助驱动车辆；
四轮驱动模式，其中发动机、ISG电机及后驱电机全部参与驱动，其输出的扭矩大小由整车控制器进行合理分配。
5.根据权利要求4所述的四驱强混汽车AMT协调控制方法，其特征在于，
整车处于发动机运转驱动模式下，整车控制器同AMT控制器协调完成对整车驱动的控制包括以下步骤：
整车控制器向AMT控制器发送换挡请求及发动机与ISG电机的等效油门开度；AMT控制器响应整车控制器的换挡请求指令，根据等效油门开度并结合当前较高的车速进行最佳档位的换挡，并将换挡扭矩需求发送给整车控制器；由整车控制器根据换挡前后的输出扭矩情况，对整车的换挡平顺性进行控制。
6.根据权利要求5所述的四驱强混汽车AMT协调控制方法，其特征在于，
对整车换挡平顺性的控制包括执行换挡时发动机降低扭矩的补偿及换挡结束时对发动机转速和离合器转速的速度同步控制。
7.根据权利要求6所述的四驱强混汽车AMT协调控制方法，其特征在于，
发动机降低扭矩的补偿是由整车控制器通过协调控制驱动电机控制器，对因换挡而中断的扭矩进行补偿；
发动机转速与离合器转速的速度同步是通过控制ISG电机将发动机拖至换档前离合器工作转速，从而实现二者的速度同步。
8.一种四驱强混汽车AMT协调控制***，包括，
整车控制器，用于采集驾驶信息，并负责对整车的需求扭矩进行管理和分配；
AMT控制器，用于执行所述整车控制器的控制指令信号，其特征在于，
所述控制***中还包括，
整车驱动模式判定模块，用于选取与所述整车控制器所采集的驾驶信息相适宜的驱动模式；
扭矩补偿装置，其受控于所述整车控制器，用于补偿发动机降低的扭矩，实现整车的平顺性驾驶；
所述整车控制器根据所采集的驾驶信息通过整车驱动模式判定模块进行驱动模式的判定，选取驱动模式，同时启动同驱动模式相关联的所述扭矩补偿装置；所述AMT控制器响应所述整车控制器的控制指令，并通过执行器实现对档位的切换，所述扭矩补偿装置根据所切换的档位进行扭矩补偿。
9.根据权利要求8所述的四驱强混汽车AMT协调控制***，其特征在于，
所述扭矩补偿装置包括：
后驱电机，用于驱动整车后轮运转，且用于补偿换挡时发动机降低的扭矩；
发动机转速同步装置，包括ISG电机，所述ISG电机同发动机同轴设置；
动力电池管理***，用于供后驱电机和ISG电机运转的动力源；
10.根据权利要求9所述的四驱强混汽车AMT协调控制***，其特征在于，
所述驱动模式包括：纯电动驱动模式、串联式驱动模式、并联式驱动模式及四轮驱动模式；
所述纯电动驱动模式和串联式驱动模式是在低速时，通过后驱电机实现整车的驱动，所述AMT控制器响应所述整车控制器的指令，使整车处于空挡位置；
所述并联式驱动模式和四轮驱动模式是在高速时，所述AMT控制器执行换挡时通过后驱电机进行发动机中断扭矩的补偿，并通过ISG电机实现发动机转速与离合器转速的速度同步。
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